Kullast lehtedega puud hakkavad energiat tootma

USA keemikute rühmal õnnestus taimedest fotosünteesmolekule eraldada ja need õhukestele kuldlehtedele kanda, luues sellega fotosünteetilise tehisseadme, mis kogub päikeseenergiat.

Organismid kasutavad fotosünteesi juba vähemalt 3,5 miljardit aastat. See valgu ja valgustneelava värvaine leidlik kooslus aitab päikesevalgust energiaks muuta. Järjekordse ratta leiutamise asemel otsustasid Nashville´is asuva Vanderbilti ülikooli töötajad Kane Jennings ja Peter Ciesielski kasutada neid valke fotosünteesiseadme loomiseks, teatab

3dnews

.

Neid kannustas Elias Greenbaum´i töö, mis esitles 1990ndate aastate lõpus proteiinkompleksi PS1, mis oli saadud spinati lehtedest ja säilitas oma omadused kuldpinnale üleviimisel. “Alates ajast, mil taimedest PS1-e saamisprotsessi täiustati, hakkasime mõtlema nende valgustneelavate valkude kasutamisele tehislehtede loomisel,” räägib Kane Jennings.

Jennings´i ja Ciesielski seade kasutab tööstustingimustes toodetavaid hõbe- ja kuldsulamist lehti. Hõbeda lahustamiseks kasutatakse seejuures kontsentreeritud lämmastikhapet, kuld säilitab aga nanoskoopilisi poore. Tekib hästi töödeldud pind, mis lubab paigutada sellele suurt hulka PS1-sid. See muudab lehe üsna õhukeseks, et valgust läbi lasta. PS1 komplektid kinnitatakse tioolidega — vaba otsaga keemilised molekulid — poorse kulla ülemisele kihile, et kujundada valkudega püsiv side.

Kui kokkupandud tehislehele satub valgus, genereerib PS1 kullas elektronide voo, mis lubab saada selle pinnalt elektrivoolu. Tavalistes taimedes oleks neid elektrone kasutatud keeruliste ühenduste jagamiseks keemilisteks ahelateks ja uute energeetiliste varude loomiseks süsivesiniku kujul.

Enamus katsetatud lehti toodavad iga ruutmillimeetriga 8-nanoamprilise tugevusega voolu. Vajalikust efektiivsustasemest ollakse veel liiga kaugel, kuid teadlased arendavad juba uut mudelit. “Praegu uurime juba kuni 1 mm paksuseid PS1-kilesid,” räägib Jennings. “Need kiled suudavad toota kuni 0,02 mkA/mm2 energiat ja toita tavalist kalkulaatorit.”

Kuigi need seadmed jäävad parimatest ränipäikesepatareidest veel kaugele maha, võib uus meetod olla tulevikus konkurentsivõimelisem, sest konstruktsioon on üsna lihtne ja tooraine on kättesaadav.

Kuid süsteem on väga tundlik otseste päikesekiirte mõju suhtes, mis võivad PS1-valke hävitada. Kaitsevahendite otsing ja suuremat hulka proteiine mahutada suutvate lehtede loomine on tuleviku ülesanne. Samuti on võimalik, et need tehislehed muutuvad roheliseks. Esialgu on nad poorse kulla omaduste tõttu roostepunast värvi.

Elias Greenbaum´ile avaldas tema idee areng muljet. “See on väga hästi tehtud töö. Saadud tulemused on väga väärtuslikud päikeseenergia muutmise bioloogiliste protsesside uurimises.”